[发明专利]一种钢管磁化涡流热成像缺陷检测装置

说明书

本发明公开了一种钢管磁化涡流热成像缺陷检测装置，其包括直流磁化器、高频交流加热器和红外相机阵列，高频交流加热器为环形螺旋管结构，直流磁化器包括若干相互平行的环形线圈，若干环形线圈均与直流电源电连接；高频交流加热器设置在两个直流磁化器之间，且两个直流磁化器与高频交流加热器同轴；红外相机与处理器通信连接，处理器与PC端通信连接。整个装置可以实现对钢管内部缺陷的检测，而传统涡流热成像装置仅能检测钢管表面或近表面缺陷的检测。安全系数高，无需任何耦合剂，可实现非接触检测，减少对钢管表面的损伤。

技术领域

本发明涉及钢管缺陷检测技术领域，具体涉及一种钢管磁化涡流热成像缺 陷检测装置。

背景技术

在五大运输方式中，管道运输有着独特的优势。管道运输作为一种经济、 高效、可靠的运输方式，在天然气、石油等物资的输送过程中具有无可替代的 地位。

通常管道运输使用的都是钢管。管道运输对钢管的密封性要求较高，对裂 纹、孔洞等缺陷极其敏感。然而，钢管在生产过程中，不可避免地存在缺陷， 这些带有缺陷的钢管如果被投入生产中使用，将成为一个巨大的安全隐患。针 对表面缺陷，较容易检测发现，且经过打磨处理后尚可使用；而针对内部缺陷， 不易检测发现，且内部缺陷的存在意味着该钢管的报废。

如果能够在加工初期就检测出钢管内部的缺陷，不但将避免后期不必要的 进一步加工，节约生产成本，还可以避免有缺陷的钢管流入市场，保证了后期 使用过程中安全生产的要求。因此，开发一套钢管内部缺陷检测设备具有重大 意义。

传统的无损检测技术，包括漏磁检测、超声检测、涡流检测、射线检测、 涡流热成像检测等，要实现快速、动态、准确地检测钢管内部缺陷存在各种各 样的问题。涡流热成像是最常用的一种钢管缺陷检测技术，具有系统简单、速 度快、灵敏度高、分辨率高、频谱丰富、可评估的参数多等优势。但由于趋肤 效应的影响，涡流无法渗透到钢管内部，因此传统涡流热成像只能检测钢管表 面缺陷，而无法实现内部缺陷检测。因此，发明一种可以检测钢管内部缺陷的 涡流热成像检测装置具有重要科学意义和实用价值。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种在钢管生产过程中能对钢 管内部的缺陷进行检测的钢管磁化涡流热成像缺陷检测装置。

为了达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种钢管磁化涡流热成像缺陷检测装置，其包括直流磁化器、高频交 流加热器和红外相机阵列，高频交流加热器为环形螺旋管结构，高频交流加热 器的两端与高频交流电源电连接；直流磁化器包括若干相互平行的环形线圈， 若干环形线圈均与直流电源电连接；直流磁化器间隙的套在高频交流加热器外， 且直流磁化器与高频交流加热器同轴；红外相机阵列分布在直流磁化器的后端； 红外相机与处理器通信连接，处理器与PC端通信连接。

本方案在使用时，将待测钢管穿过高频交流加热器内，并确保同轴，直流 电源给直流磁化器内的环形线圈通电，产生磁化场，将钢管磁化至饱和状态， 使内部缺陷引起钢管表面形成非均匀磁场分布区；高频交流电源给高频交流加 热器通电，当待测钢管从环形螺旋管中穿过加热时，表面的非均匀磁导率分布 将产生非均匀的温度场分布；红外相机拍摄并获取钢管表面的温度场分布，发 送给处理器形成热成像，并显示在PC端上，供检测人员参考，实现钢管内部缺 陷检测的目的。

进一步地，高频交流加热器的两侧分别设置有直流磁化器，且两侧的直流 磁化器均与高频交流加热器同轴。

本方案采用两个直流磁化器，在两个直流磁化器中间有最均匀的磁场和最 大的磁感应强度，保证了待测钢管磁化的效果；由于高频交流加热器不再位于 直流磁化器的内部，因此，可以减小直流磁化器的半径，减小整个装置的尺寸。

进一步地，红外相机阵列包括四个红外相机，四个红外相机均匀分布在同 一圆周上，且红外相机所在的圆心落在高频交流加热器的轴线上。